Optimisation et surveillance des boucles de régulation dans un système interconnecté : application aux processus de fabrication des semiconducteurs

Optimization and monitoring of control loops in an interconnected system : application to semiconductor manufacturing processes

• Auteur / Autrice : Mohamed Taki Eddine Korabi
• Direction : Mustapha Ouladsine, Guillaume Graton, El Mostafa El Adel, Jacques Pinaton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance le 20/12/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mathématiques et Informatique de Marseille (Marseille ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : STMicroelectronics - Laboratoire d’Informatique et Systèmes (LIS) (Marseille, Toulon)
• Jury : Président / Présidente : Vincent Cocquempot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques Pinaton, Agnès Roussy, Ahmed El Hajjaji
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Theilliol

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mesure

Statistique bayésienne

Semiconducteurs

Mots clés libres

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Résumé

Cette thèse a pour objectif d'étudier l'optimalité des boucles de régulation dans l'industrie de fabrication des semi-conducteurs. Afin d'étudier leur comportement, nous avons proposé un indicateur de performance. Cet indicateur se base sur la théorie de Bayes et utilise plusieurs grandeurs qui caractérisent le comportement d'une boucle de régulation, à savoir, la dispersion de la sortie, l'écart par rapport à la cible et le nombre de mesures qui franchissent les limites de surveillance. Nous étudions également les interactions des boucles de régulations avec d'autres paramètres tels que les fréquences d'échantillonnage des mesures en métrolgie, le partage d'information entre les régulateurs, ainsi que l'impact de la sortie sur les processus de surveillance et de supervision. Nous proposons un algorithme d'échantillonnage basé sur les besoins des régulateurs pour éviter le déclenchement des alarmes de surveillance et donc garantir une bonne qualité de production. Une partie du travail est consacrée à l'amélioration de la méthode de surveillance utilisée, en particulier dans le cas d'une modification du taux d'échantillonnage. Nous proposons une méthode permettant d'estimer a priori la variance engendrée par l'introduction d'une nouvelle fréquence d'échantillonnage pour anticiper le réglage des limites de surveillance. Enfin, une étude sur le partage d'informations entre les régulateurs est réalisée afin d'améliorer les performances des boucles de régulations. Le but de l'étude est de grouper ces contextes pour permettre un partage du maximum d'informations à chaque cycle de production

First, this thesis aims to study the optimality of control loops in the semiconductor manufacturing industry. These loops are called Run-to-Run loops or R2R controllers. In order to study their behaviour, we proposed a performance indicator that uses exclusively historical production data. We study the interactions of control loops with other parameters such as sampling frequencies, information sharing between regulators, and the impact of the output on monitoring processes.we also propose in this work a sampling algorithm based on the regulators needs. Furthermore, we attach importance to the reduction of the number of measures to avoid capacity overloading in the Metrology area. In other words, the algorithm consists in generating measurements only when it is necessary for the proper functioning of the controller.Part of the work is dedicated to the improvement of the actual monitoring method, especially in the case of a change in the sampling rate. Indeed, industrial data have shown that the output variance is impacted by a sampling rate modification. As a result, we propose a method to estimate the new variance before the introduction of a new sampling rate so that we can adapt the monitoring limits in an a priori manner.Finally, a study on information sharing between regulators is being carried out to improve the performance of control loops. Indeed, each R2R loop is developed for a set of industrial contexts (production machine, product, technology, etc.). The purpose of the study is to group these contexts to allow an exchange and, therefore, as much information as possible at each production cycle